Eliminación de contaminantes con ozono.

Un procedimiento para eliminar contaminantes, que comprenden unos óxidos de nitrógeno (NOx) procedentes de una corriente de gas de chimenea de un proceso industrial,

que incluye las etapas de:

a) alimentar una corriente gaseosa que contiene oxígeno a un generador de ozono, generando de esta manera una corriente gaseosa que contiene ozono, en donde la corriente gaseosa que contiene ozono contiene 6 % en peso o menos de ozono;

b) dirigir dicha corriente gaseosa que contiene ozono a una unidad para la separación de gases con el fin de separar oxígeno a partir de dicha corriente gaseosa que contiene ozono, en donde la etapa de separar oxígeno a partir de dicha corriente gaseosa que contiene ozono comprende adsorber el ozono procedente la corriente gaseosa que contiene ozono sobre un material adsorbente y someter al material adsorbente a la acción de una circulación de un gas portador de manera tal que se desorba el ozono llevándolo dentro del gas portador y de esta manera se forme una corriente de gas portador que contiene ozono;

c) emplear dicho oxígeno que se ha separado para generar una cantidad adicional de ozono, para el proceso;

d) alimentar dicha corriente de gas de chimenea procedente de un proceso industrial a un reactor para el gas de chimenea;

e) alimentar la corriente de gas portador que contiene ozono a dicho reactor para el gas de chimenea, en donde el ozono reacciona con los óxidos de nitrógeno presentes en dicha corriente de gas de chimenea para formar N2O5, que se caracteriza porque la corriente de gas portador es aire seco limpio o una corriente de nitrógeno, y la corriente de gas portador que contiene ozono, que se alimenta al reactor para el gas de chimenea, contiene 6 % en peso o menos de ozono.

Eliminación de contaminantes con ozono ANTECEDENTES DEL INVENTO

El invento se refiere a un procedimiento para eliminar contaminantes desde la corriente de gas de chimenea de un proceso industrial.

Unas recientes leyes federales y locales acerca del medio ambiente requieren una reducción muy significativa de la descarga de sustancias gaseosas peligrosas dentro de la atmosfera. Los principales entre dichos contaminantes perjudiciales del aire son los óxidos de nitrógeno (NOx). Como respuesta a estas leyes, los contaminadores del aire industrial han hecho considerables esfuerzos para reducir la cantidad de estas sustancias perjudiciales dentro del aire en los efluentes gaseosos procedentes de fuentes industriales o municipales. Unos esfuerzos que tuvieron éxito para reducir la concentración de los NOx, en los efluentes gaseosos implican con frecuencia hacer reaccionar los NOx que se presentan en gases residuales con unos agentes reductores que están basados en el nitrógeno.

Otro método conocido para eliminar los NOx procedentes de corrientes gaseosas implica poner en contacto los NOx con ozono, oxidándolos de esta manera para formar unos óxidos de nitrógeno de más alto grado de oxidación, tales como el N2O5, y eliminar los óxidos de más alto grado de oxidación a partir de la corriente gaseosa por medio de unos dispositivos depuradores que trabajan en condiciones acuosas.

Unos detalles específicos acerca de unos procedimientos de oxidación de los NOx, que están basados en el ozono, se describen en los documentos de patentes de los EE.UU. n°s. 5.206.002; 5.316.737; 5.985.223; y 6.197.268. Además, la solicitud de patente europea EP-A-1 106 238 se refiere a un procedimiento de oxidación de los NOx que está basado en el ozono, en el que se alimenta oxígeno a un generador de ozono y se convierte dentro de éste en un gas que contiene ozono. El gas que contiene ozono es concentrado en un dispositivo separador por adsorción, siendo devuelto al generador de ozono el oxígeno que no se ha convertido. La corriente de ozono que ha sidob concentrada de esta manera se usa para tratar un gas de chimenea que contiene óxidos de nitrógeno. (El preámbulo de la reivindicación 1 se basa en ese documento EP-A-1 106 238). Los dos documentos EP-A-1 036 758 y EP-A-1 036 759 se refieren ambos al uso de una separación con membranas de un concentrado del producto gaseoso de un generador de ozono y al reciclado al generador de ozono del oxígeno que no se ha convertido. El documento EP-A-1 332 786 se refiere a unos procedimientos particulares para usar ozono en el tratamiento de unos gases de chimenea que contienen óxidos de nitrógeno. Se describe que el gas de tratamiento contiene una proporción tan pequeña como la de 0,5 % en peso, o una proporción tan grande como la de 25 % en peso, de ozono. El documento EP-A-1 359 120 se refiere a la separación por adsorción de un gas a partir del generador de ozono. Los lechos de adsorción son regenerados por medio de un gas de purga presurizado que puede ser aire o nitrógeno.

Adicionalmente la Agencia de Protección del Medio Ambiente ha presentado una información que muestra que los niveles de mercurio en el medio ambiente están en unos niveles que probablemente conducirán a unos efectos desfavorables para la salud. Unas calderas de servicio público, que queman carbón, constituyen una de las fuentes principales de emisiones antropogénicas perjudiciales de mercurio, pero también incluyen las fuentes de emisiones de NOx y SOx.

Unos procedimientos de supresión mediante oxidación de la contaminación del aire han resultado ser cada vez más importantes debido a unas rigurosas reglamentaciones de control de la contaminación del aire. Comparado con muchos procesos industriales, un procedimiento que está basado en añadir ozono al gas de chimenea es especialmente atractivo debido a su simplicidad y a su aptitud para ser integrado con facilidad en un equipo existente de supresión de la contaminación del aire. Unos generadores de ozono a partir de oxígeno (en vez de a partir de aire), que están comercialmente disponibles, convierten en ozono solamente de un 10 a un 12 % del oxígeno, requiriendo por lo tanto que el suministro de oxígeno sea de 8 a 10 veces mayor que la demanda de ozono. El consumo de energía y los costes de capital aumentan rápidamente cuando se desean unas conversiones más altas a partir de los generadores y hacen lo mismo los requisitos de agua para refrigeración. Por lo tanto, el ozono es con frecuencia de costo prohibitivo en su aplicación generalizada como un reactivo para el tratamiento de la contaminación.

SUMARIO DEL INVENTO

De acuerdo con el presente invento, se proporciona un procedimiento para eliminar unos contaminantes que comprenden óxidos de nitrógeno a partir de una corriente de gas de chimenea de un proceso industrial, que comprende las etapas de:

a) alimentar una corriente gaseosa que contiene oxígeno a un generador de ozono, generando de esta manera una corriente gaseosa que contiene ozono, en donde la corriente gaseosa que contiene ozono contiene 6 % en peso o menos de ozono;

b) dirigir dicha corriente gaseosa que contiene ozono a una unidad para la separación de gases con el fin de separar oxígeno a partir de dicha corriente gaseosa que contiene ozono, en donde la etapa de separar oxígeno a partir de dicha corriente gaseosa que contiene ozono comprende adsorber el ozono a partir de la corriente gaseosa que contiene ozono sobre un material adsorbente y someter al material adsorbente a la acción de una circulación de un gas portador de manera tal que se desorba el ozono llevándolo dentro del gas portador y de esta manera se forme una corriente de gas portador que contiene ozono;

c) emplear dicho oxígeno que se ha separado para generar una cantidad adicional de ozono, para el proceso;

d) alimentar dicha corriente de gas de chimenea procedente de un proceso industrial a un reactor para el gas

de chimenea;

e) alimentar la corriente de gas portador que contiene ozono a dicho reactor para el gas de chimenea, en donde el ozono reacciona con los óxidos de nitrógeno presentes en dicha corriente de gas de chimenea para formar N2O5, que se caracteriza porque la corriente de gas portador es aire seco limpio o una corriente de nitrógeno, y la corriente de gas portador que contiene ozono, que se alimenta al futuro reactor para el gas, contiene 6 % en peso o menos de ozono.

El procedimiento conforme al invento es capaz de usar el ozono generado a partir de oxígeno a una baja concentración procedente de unos generadores de ozono comercialmente disponibles, pero con un caudal significativamente más alto que lo que es convencional. La energía empleada para producir la requerida cantidad de ozono en unas concentraciones más bajas (de 6 % en peso o menos) puede ser de un 40 a un 60 % más baja que la energía requerida en unas concentraciones de 10 % en peso. Por lo demás, en unas más bajas concentraciones en peso, un generador de ozono produce de un 60 a un 70 % más que la capacidad nominal. Sin embargo, la cantidad de oxígeno que se requiere para generar ozono es desde luego muchísimo mayor.

El procedimiento de acuerdo con el invento usa el material reciclado de oxígeno procedente de la generación de ozono para producir una cantidad más grande de ozono en unas concentraciones similares o más bajas a partir de un equipo para la generación de ozono que está disponible comercialmente. Una unidad de separación separa el ozono con respecto del oxígeno y recicla el oxígeno de retorno al generador. El ozono puede ser adsorbido preferentemente a una presión más alta con la comente de gas que sale del lecho en una forma sustancialmente libre de ozono, que se recicla de retorno junto con la alimentación de oxígeno al generador.

Unos adsorbentes preferidos incluyen un gel de sílice, unas mordenitas con un alto contenido de sílice y una zeolita Y desaluminizada. Estos adsorbentes no destruyen al ozono durante la adsorción. Una vez que el lecho ha quedado saturado con ozono, éste es desorbido a una presión más baja usando el gas portador. La corriente gaseosa que contiene ozono en una concentración y a una presión mucho más baja es inherentemente más estable y es dispersada de manera muchísimo más efectiva en la corriente de gas de chimenea. El ozono, que ahora se encuentra diluido en la corriente de gas de chimenea, reacciona con los óxidos de nitrógeno y con otros contaminantes con el fin de convertirlos en unos compuestos benignos o en su forma oxidada, los cuales son eliminados con facilidad en unos dispositivos depuradores secos, semi-secos o húmedos. La reacción y la depuración se pueden llevar a cabo preferiblemente dentro del mismo recipiente.

A diferencia... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para eliminar contaminantes, que comprenden unos óxidos de nitrógeno (NOx) procedentes de una corriente de gas de chimenea de un proceso industrial, que incluye las etapas de:

a) alimentar una corriente gaseosa que contiene oxigeno a un generador de ozono, generando de esta manera una corriente gaseosa que contiene ozono, en donde la corriente gaseosa que contiene ozono contiene 6 % en peso o menos de ozono;

b) dirigir dicha corriente gaseosa que contiene ozono a una unidad para la separación de gases con el fin de separar oxígeno a partir de dicha corriente gaseosa que contiene ozono, en donde la etapa de separar oxígeno a partir de dicha corriente gaseosa que contiene ozono comprende adsorber el ozono procedente la corriente gaseosa que contiene ozono sobre un material adsorbente y someter al material adsorbente a la acción de una circulación de un gas portador de manera tal que se desorba el ozono llevándolo dentro del gas portador y de esta manera se forme una corriente de gas portador que contiene ozono;

c) emplear dicho oxigeno que se ha separado para generar una cantidad adicional de ozono, para el proceso;

d) alimentar dicha corriente de gas de chimenea procedente de un proceso industrial a un reactor para el gas

de chimenea;

e) alimentar la corriente de gas portador que contiene ozono a dicho reactor para el gas de chimenea, en

donde el ozono reacciona con los óxidos de nitrógeno presentes en dicha corriente de gas de chimenea para formar

N205, que se caracteriza porque la corriente de gas portador es aire seco limpio o una corriente de nitrógeno, y la corriente de gas portador que contiene ozono, que se alimenta al reactor para el gas de chimenea, contiene 6 % en peso o menos de ozono.

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el gas que contiene oxigeno, que se alimenta, es aire u oxígeno.

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el aire que se alimenta es aire seco comprimido.

4. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el material adsorbente se selecciona entre el conjunto que se compone de un gel de sílice, una zeolita del tipo Y desaluminizada y unas mordenitas con un alto contenido de sílice.

5. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el gas de chimenea es reducido en su temperatura hasta 163 °C (325°F) o menos corriente arriba del reactor para el gas de chimenea.

6. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el N2O5 es eliminado desde el gas de chimenea por depuración.

7. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el reactor para el gas de chimenea tiene una situación dentro de un dispositivo depurador que se hace trabajar para eliminar el N2Osdesde el gas de chimenea.

8. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, que comprende además las etapas de:

(f) introducir un líquido reactivo dentro de dicho reactor para el gas de chimenea con el fin de convertir a los productos de reacción de ozono y a dichos contaminantes en unos ácidos diluidos;

(g) adsorber dichos ácidos diluidos dentro de agua líquida, convirtiendo de esta manera a dichos ácidos diluidos en unas sales; y

(h) descargar dicha corriente de gas de chimenea que ahora está sustancialmente libre de contaminantes desde dicho reactor para el gas de chimenea.

9. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en donde dicho reactivo liquido es una sosa cáustica, o unos carbonatas, bicarbonatos o hidróxidos de calcio, magnesio, potasio o amoniaco.

10. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en donde dichos ácidos diluidos se seleccionan entre el conjunto que se compone de HNO3, H2S03 y H2S04.

11. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 hasta 10, en donde dichas sales se seleccionan entre el conjunto que se compone de nitratos, sulfitos y sulfatas.

12. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, en donde dicho ozono se introduce de manera uniforma por toda la sección transversal del reactor para el gas a través de una rejilla o se

introduce radialmente.

13. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, en donde el reactor para el gas de chimenea está en la forma de un conducto.